幌延深地層研究センターの350mポンプ座における初期地圧測定

In situ stress measurements at the 350m pumping station in the Horonobe Underground Research Laboratory

青柳 和平  ; 櫻井 彰孝; 丹生屋 純夫*

Aoyagi, Kazuhei; Sakurai, Akitaka; Niunoya, Sumio*

幌延深地層研究センターの地下施設周辺岩盤の応力場を把握することを目的として、350mポンプ座にて水圧破砕法による3次元初期地圧測定を実施した。初期地圧を評価するにあたっては、異なる方向へ掘削した4本のボーリング孔の31深度で水圧破砕により造成された横き裂に作用する法線応力、1深度で生じたブレイクアウト発生位置および12深度で生じた縦き裂の開口圧に関する観測方程式を用いた。水圧破砕試験結果の解析では、ボアホールブレイクアウトの発生条件を加味した場合と、加味しない場合の2ケースで初期地圧を評価した。その結果、ブレイクアウト発生条件を加味した場合、最大主応力が約12MPaと、推定される土被り圧約6MPaの2倍程度の値となる。また、最大主応力と最小主応力の比が約6となり、差応力が大きな結果となった。また、ブレイクアウトの発生条件を加味しない場合は、最大主応力が6MPa程度であり、推定土被り圧と同程度の値を示す。また、最大主応力と最小主応力の比も、2.7程度であり、主応力差がそれほど生じなかったという観点から見ると、地上からの調査段階の結果に整合する傾向となった。主応力の方位に関しては、両ケースにおいて、最大主応力が北方向から約30西寄りで、鉛直方向から約45傾いた結果となった。

The objective of this report is to investigate the three dimensional stress state in the 350m pumping station at the Horonobe Underground Research Laboratory. For the measurement, four boreholes were drilled; three 20.0m long boreholes and one 6.0m long borehole. Hydraulic fracturing was applied as a stress measurement method. For the analysis, shut-in pressure of a transverse fractures, reopening pressure of longitudinal fractures and stress condition causing borehole breakouts were integrated into the equation; then stress state was calculated by inversion technique. As a result, considering the stress condition causing breakouts, the value of the maximum principal stress was 12 MPa, two times larger than overburden pressure. Furthermore, the ratio between maximum to minimum principal stress was 6. On the other hand, without considering the stress condition causing breakout, the maximum principal stress was 6 MPa; almost same as overburden pressure; the ratio between maximum to minimum principal stress was 2.7, thus the result was almost coincide with the result of surface-based investigation. The orientation of the maximum principal stress was N30W, dipping 45 from vertical axis.